《工業(yè)機器人技術(shù)基礎》課程教案首頁授課教師班級學時4授課日期主題或任務模塊六：控制系統(tǒng)課型新課授課地點√多媒體教室○企業(yè)○專業(yè)教室○實訓室教學目標1.掌握什么是自動控制系統(tǒng)2.掌握工業(yè)機器人控制系統(tǒng)構(gòu)成學習內(nèi)容1.自動控制系統(tǒng)2.工業(yè)機器人控制系統(tǒng)構(gòu)成重點難點1.重點：會獨立分析一個單回路控制系統(tǒng)，畫框圖2.難點：能夠合理選用控制方式，設計工業(yè)機器人控制系統(tǒng)教學方法√理論講授○小組討論○項目教學○任務驅(qū)動○參觀教學○模擬教學○實驗實訓○演示教學○其他素材資源○文本素材○實物展示√PPT幻燈片○音頻素材○視頻素材○動畫素材○圖形/圖像素材○網(wǎng)絡資源○其他教學設計1.掌握什么是自動控制系統(tǒng)2.學習工業(yè)機器人的控制過程以及控制方式的選用通過視頻資料結(jié)合案例，學習自動控制系統(tǒng)以及工業(yè)機器人系統(tǒng)的控制方式學習評價○行為表現(xiàn)○課堂作業(yè)√測驗測試○制作作品○其他作業(yè)題目課后習題雙語教學工業(yè)機器人Industrialrobot控制器Controller

教學內(nèi)容備注第一部分新課導入這次課開始講解工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)。學習這一部分內(nèi)容，同學們就會對工業(yè)機器人的整體控制方法有一定的認識，有助于我們后續(xù)的手動操作。第二部分新課講授任務一：工業(yè)機器人控制系統(tǒng)機器人的控制系統(tǒng)主要對機器人工作過程中的動作順序、應到達的位置及姿態(tài)、路徑軌跡及規(guī)劃、動作時間間隔以及末端執(zhí)行器施加在被作用物上的力和轉(zhuǎn)矩等進行控制。一、工業(yè)機器人的特點1.與機構(gòu)運動學及動力學密切相關(guān)的控制系統(tǒng)2.多變量控制系統(tǒng)3.計算機控制系統(tǒng)4.耦合非線性控制系統(tǒng)5.尋優(yōu)控制系統(tǒng)總而言之，機器人控制系統(tǒng)是一個與運動學和動力學原理密切相關(guān)的、有耦合的、非線性的多變量控制系統(tǒng)。二、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的主要功能：1.具有位置伺服功能（即位置隨動功能，機器人的輸出量能自動地、連續(xù)地、精確地復現(xiàn)和跟蹤輸入量的變化，使其精確動作）2.方便的人機交互功能3.具有對外部環(huán)境（包括作業(yè)條件）的檢測和感覺功能。4.具有故障診斷和安全保護功能三、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的基本組成（1）控制計算機（2）示教盒（3）操作面板（4）硬盤和軟盤存儲（5）數(shù)字和模擬量輸入輸出（6）打印機接口（7）傳感器接口（8）軸控制器（9）輔助設備控制（10）通信接口（11）網(wǎng)絡接口其中，核心設備為控制計算機，通過計算機將外部的設備連接起來，接收傳感器所收到的檢測信號，然后控制系統(tǒng)就根據(jù)操作的要求，來驅(qū)動機械臂中的電機進行工作。一個典型的工業(yè)機器人控制系統(tǒng)，主要由上位計算機、運動控制器、驅(qū)動器、電動機、執(zhí)行機構(gòu)和反饋裝置構(gòu)成。四、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的構(gòu)成方案有三種：基于PLC的運動控制、基于PC和運動控制卡的運動控制、純PC控制。（1）基于PLC的運動控制①利用PLC的某些輸出端口使用脈沖輸出指令來產(chǎn)生脈沖，從而驅(qū)動電動機，同時使用通用I/O或者計數(shù)部件來實現(xiàn)電動機的閉環(huán)位置控制；②使用PLC外部擴展的位置模塊來進行電動機的閉環(huán)位置控制。（2）基于PC和運動控制卡的運動控制運動控制器以運動控制卡為主，工控PC只提供插補運算和運動指令。運動控制卡完成速度控制和位置控制。（3）純PC控制完全采用PC的全軟件形式的機器人系統(tǒng)。在高性能工業(yè)PC和嵌入式PC（配備專為工業(yè)應用而開發(fā)的主板）的硬件平臺上，可通過軟件程序?qū)崿F(xiàn)PLC和運動控制等功能，實現(xiàn)機器人需要的邏輯控制和運動控制。任務二：機器人控制系統(tǒng)的基本單元一、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的構(gòu)成方案有三種：基于PLC的運動控制基于PC和運動控制卡的運動控制純PC控制首先來看一下基于PLC的運動控制的控制方式：①利用PLC的某些輸出端口使用脈沖輸出指令來產(chǎn)生脈沖，從而驅(qū)動電動機，同時使用通用1/0或者計數(shù)部件來實現(xiàn)電動機的閉環(huán)位置控制；②使用PLC外部擴展的位置模塊來進行電動機的閉環(huán)位置控制。第二種：基于PC和運動控制卡的運動控制，看一下這幅圖運動控制器以運動控制卡為主，工控PC只提供插補運算和運動指令。運動控制卡完成速度控制和位置控制。此控制方式有兩個反饋信號，分別是速度反饋信號和位置反饋信號?？梢愿鶕?jù)速度和位置進行調(diào)速。第三種是純PC控制。完全采用PC的全軟件形式的機器人系統(tǒng)。在高性能工業(yè)PC和嵌入式PC（配備專為工業(yè)應用而開發(fā)的主板）的硬件平臺上，可通過軟件程序?qū)崿F(xiàn)PLC和運動控制等功能，實現(xiàn)機器人需要的邏輯控制和運動控制。二、工業(yè)機器人控制的分類。我們主要學習，按運動控制方式的不同來分類：可以將機器人控制分為位置控制、速度控制、力控制(包括位置/力混合控制)三類。工業(yè)機器人位置控制又分為點位控制和連續(xù)軌跡控制兩類：aa）點位控制b）連續(xù)軌跡控制點位控制又稱PTP控制，這種方式只控制起始點和重點的位姿，控制時只要求快速、準確地實現(xiàn)個點之間的運動，而對兩點之間的運動軌跡不做任何規(guī)定。PTP方式控制比較簡單，適用于上下料、搬運、點焊等作業(yè)。連續(xù)軌跡控制又稱CP控制，這種方式不僅要求機器人以一定的精度達到目標點，而且對移動軌跡形式有一定精度上的要求。例如連續(xù)弧焊、噴漆等作業(yè)。對工業(yè)機器人的運動控制來說，在位置控制的同時，有時還要進行速度控制。例如，在連續(xù)軌跡控制方式的情況下，工業(yè)機器人按預定的指令，控制運動部件的速度和實行加、減速，以滿足運動平穩(wěn)、定位準確的要求。為了實現(xiàn)這一要求，機器人的行程要遵循一定的速度變化曲線。第三部分布置作業(yè)課后習題

《工業(yè)機器人技術(shù)基礎》課程教案首頁授課教師班級學時4授課日期主題或任務模塊七：手動操作工業(yè)機器人課型新課授課地點○多媒體教室○企業(yè)○專業(yè)教室√實訓室教學目標1.學會手動操作安全規(guī)程2.了解工業(yè)機器人的運動方式學習內(nèi)容1.手動操作安全規(guī)程2.工業(yè)機器人的運動方式重點難點重點：掌握手動操作安全規(guī)程難點：手動操作機器人時，嚴格按照安全規(guī)程進行；確定每種方式在哪個坐標系下進行教學方法√理論講授○小組討論○項目教學○任務驅(qū)動○參觀教學○模擬教學○實驗實訓○演示教學○其他素材資源○文本素材○實物展示√PPT幻燈片○音頻素材○視頻素材○動畫素材○圖形/圖像素材○網(wǎng)絡資源○其他教學設計1.學會手動操作安全規(guī)程2.了解工業(yè)機器人的運動方式通過網(wǎng)絡視頻方法學習手動操作安全規(guī)程，使同學們深刻意識到，不安全操作帶來的風險學習評價○行為表現(xiàn)○課堂作業(yè)√測驗測試○制作作品○其他作業(yè)題目課后習題雙語教學工業(yè)機器人Industrialrobot控制器Controller教學內(nèi)容備注第一部分新課講授任務一：手動操作安全規(guī)程一、在線示教安全操作1.禁止用力搖晃機械臂及在機械臂上懸掛重物。2.示教時請勿戴手套。穿戴和使用規(guī)定的工作服、安全鞋、安全帽、保護用具等。3.未經(jīng)許可不能擅自進入機器人所及的區(qū)域。調(diào)試人員進入機器人工作區(qū)域時，需要隨身攜帶示教器，以防他人誤操作。4.示教前，需仔細確認示教器的安全保護裝置是否能夠正確工作，如【急停鍵】、【安全開關(guān)】等。5.在手動操作機器人時要采用較低的倍率速度以增加對機器人的控制機會。6.在按下示教器上的【軸操作鍵】之前要考慮到機器人的運動趨勢。7.要預先考慮好避讓機器人的運動軌跡，并確認該路徑不受干涉。8.在察覺到有危險時，立即按下【急停鍵】，停止機器人運轉(zhuǎn)。二、再現(xiàn)和自動運行安全操作1.機器人處于自動模式時，嚴禁進入機器人本體動作范圍內(nèi)。2.在運行作業(yè)程序前，須知道機器人根據(jù)所編程序?qū)⒁獔?zhí)行的全部任務。3.使用由其他系統(tǒng)編制的作業(yè)程序時，要先跟蹤一遍確認動作，之后再使用該程序。4.須知道所有會左右機器人移動的開關(guān)、傳感器和控制信號的位置和狀態(tài)。5.必須知道機器人控制器和外圍控制設備上的【急停鍵】的位置，準備在緊急情況下按下這些按鈕。6.永遠不要認為機器人沒有移動，其程序就已經(jīng)完成，此時機器人很可能是在等待讓它繼續(xù)移動的輸入信號。三、安全守則1.萬一發(fā)生火災，請使用二氧化碳滅火器。2.急停開關(guān)(E-Stop)不允許被短接。3.在任何情況下，不要使用機器人原始啟動盤，用復制盤。4.機器人停機時，夾具上不應置物，必須空機。5.機器人在發(fā)生意外或運行不正常等情況下，均可使用E-Stop鍵，停止運行。6.因為機器人在自動狀態(tài)下，即使運行速度非常低，其動量仍很大，所以在進行編程、測試及維修等工作時，必須將機器人置于手動模式。7.氣路系統(tǒng)中的壓力可達0.6MP，任何相關(guān)檢修都要切斷氣源。8.在手動模式下調(diào)試機器人，如果不需要移動機器人時，必須及時釋放使能器(EnableDevice)。9.在得到停電通知時，要預先關(guān)斷機器人的主電源及氣源。10.突然停電后，要趕在來電之前預先關(guān)閉機器人的主電源開關(guān)，并及時取下夾具上的工件。11.維修人員必須保管好機器人鑰匙，嚴禁非授權(quán)人員在手動模式下進入機器人軟件系統(tǒng)，隨意翻閱或修改程序及參數(shù)。12.嚴格執(zhí)行生產(chǎn)現(xiàn)場6S管理規(guī)定和安全制度。13.嚴格按照機器人的標準化操作流程進行操作，嚴禁違規(guī)操作。四、現(xiàn)場作業(yè)產(chǎn)生的廢棄物處理1.現(xiàn)場服務產(chǎn)生的危險固體廢棄物包括：廢工業(yè)電池、廢電路板、廢潤滑油、廢油脂、粘油廢棉絲或抹布、廢油桶、損壞的零件、包裝材料等。2.現(xiàn)場作業(yè)產(chǎn)生的廢棄物處理方法：（1）現(xiàn)場服務產(chǎn)生的損壞零件由公司現(xiàn)場服務人員或客戶修復后再使用。（2）廢包裝材料，建議客戶交回收公司回收再利用。（3）現(xiàn)場服務產(chǎn)生的廢工業(yè)電池和廢電路板，由公司現(xiàn)場服務人員帶回后交還供應商，或由客戶保管，在購買新電池時作為交換物。（4）廢潤滑油、廢潤滑脂、廢油桶、粘油廢棉絲和抹布等，分類收集后交給專業(yè)公司處理。任務二：工業(yè)機器人的運動方式一、機器人系統(tǒng)的啟動和關(guān)閉1.機器人系統(tǒng)的啟動在確認機器人工作范圍內(nèi)無人后，合上機器人控制柜上的電源主開關(guān)，系統(tǒng)自動檢查硬件。檢查完成后若沒有發(fā)現(xiàn)故障，啟動系統(tǒng)。正常啟動后，機器人系統(tǒng)通常保持最后一次關(guān)閉電源時的狀態(tài)，且程序指引位置保持不變，全部數(shù)字輸出都保持斷電以前的值或者置為系統(tǒng)參數(shù)指定的值，原有程序可以立即執(zhí)行。2.機器人系統(tǒng)的關(guān)閉關(guān)閉機器人系統(tǒng)需要關(guān)閉控制柜上的主電源開關(guān)。當機器人系統(tǒng)關(guān)閉時，所有數(shù)字輸出都將被置為0，這會影響到機器人的手爪和外圍設備。因此，在關(guān)閉機器人系統(tǒng)之前，首先要檢查是否有人處于工作區(qū)域內(nèi)，以及設備是否運行，以免發(fā)生意外。如果有程序正在運行或者手爪夾持有工件，則要先用示教器上的停止按鈕使程序停止運行并使手爪釋放工件，然后再關(guān)閉主電源開關(guān)。機器人系統(tǒng)啟動后，在按下示教器上的使能按鈕給機器人各軸的伺服電機上電后，就可以通過推動搖桿來控制機器人的運動。二、工業(yè)機器人的運動方式除在自動模式下，機器人各軸伺服電動機沒有上電或正在執(zhí)行程序時不能手動操縱機器人之外，無論打開何種窗口，都可以用搖桿來操縱機器人。1.選擇運動單元及運動方式：對機器人進行手動操縱時，首先要明確選擇運動單元及運動方式。機器人系統(tǒng)可能不僅由機器人本體單獨構(gòu)成，可能還包括其他的機械單元，如外部軸，也可以被選為運動單元進行單獨操作。每個運動單元都有一個標志或名字，這個名字在系統(tǒng)設定時已經(jīng)進行定義。ABB機器人具有線性運動、重定位運動和單軸運動3種運動方式。（1)線性運動大多數(shù)情況下，選擇從點移動到點時，機器人的運行軌跡為直線，所以稱為直線運動，也稱為線性運動。其特點是焊槍（或工件）姿態(tài)保持不變，只是位置改變。（2）重定位運動重定位運動方式是工件姿態(tài)改變，而位置保持不變。（3）單軸運動通過搖桿控制機器人單軸運動。工業(yè)機器人的移動可以是單步的，也可以是連續(xù)的；可以實現(xiàn)單軸單步運動，也可以實現(xiàn)多軸協(xié)調(diào)運動，需根據(jù)工作實際綜合考慮。所有的這些運動均通過操作示教器來實現(xiàn)。2.點動點動機器人就是點按\微動【軸操作鍵】來移動機器人手臂的方式。每點按或微動【軸操作鍵】一次機器人移動一段距離。點動機器人主要用在示教時離目標位置較近的場合或初期操作中用戶。3.連續(xù)移動連續(xù)移動機器人則是長按/撥動【軸操作鍵】來移動機器人手臂的方式。連續(xù)移動機器人主要用在示教時離目標位置較遠的場合。第二部分布置作業(yè)課后習題

《工業(yè)機器人技術(shù)基礎》課程教案首頁授課教師班級學時8授課日期主題或任務模塊八：工業(yè)機器人坐標系的標定模塊九：坐標系標定訓練課型新課授課地點○多媒體教室○企業(yè)○專業(yè)教室√實訓室教學目標1.掌握在不同坐標系下手動操縱機器人的3種運動方式2.掌握工業(yè)機器人工具坐標系和工件坐標系的標定方法學習內(nèi)容1.手動操縱機器人的3種運動方式2.工業(yè)機器人工具坐標系和工件坐標系的標定重點難點重點：工業(yè)機器人的三種運動方式難點：能夠按照工業(yè)要求正確標定工業(yè)機器人的工具坐標系和工件坐標系教學方法○理論講授○小組討論○項目教學√任務驅(qū)動○參觀教學○模擬教學√實驗實訓○演示教學○其他素材資源○文本素材○實物展示√PPT幻燈片○音頻素材√視頻素材○動畫素材○網(wǎng)絡資源√其他（實訓設備）教學設計1.手動操縱機器人的3種運動方式2.工業(yè)機器人工具坐標系和工件坐標系的標定通過課堂講解、Robotstudio虛擬仿真平臺演示，以小組為單位，完成真實工業(yè)機器人手操作和坐標系的標定學習評價○行為表現(xiàn)○課堂作業(yè)○測驗測試○制作作品○其他實際操作作業(yè)題目小組實操雙語教學工業(yè)機器人Industrialrobot控制器Controller教學內(nèi)容備注第一部分新課講授任務一：碼垛機器人碼垛是指在工業(yè)生產(chǎn)中按照集成化、單元化的思想將原料、產(chǎn)品等按照特定模式堆碼成垛，構(gòu)建成單元化的物料垛，如圖1所示，從而實現(xiàn)原料、產(chǎn)品的標準化存儲、搬運、裝卸、運輸?shù)攘魍ㄐ袆?。碼垛機器人是一種用來執(zhí)行碼垛任務的專用機器裝置，可以將已裝入容器（打包）的物體，按一定排列順序碼放在托盤、棧板（木質(zhì)、塑膠）上，從而實現(xiàn)原料、產(chǎn)品的自動堆碼、多層堆碼，如圖2所示。碼垛完成后托盤、棧板可以由叉車轉(zhuǎn)運至倉庫儲存或進行下一道工序。圖1物料垛圖2碼垛機器人及堆碼碼垛機器人是經(jīng)歷人工碼垛、碼垛機碼垛兩個階段而出現(xiàn)的自動化碼垛作業(yè)智能化設備。與傳統(tǒng)的人工碼垛相比，碼垛機器人碼垛具有效率高、占地小、動作靈活、勞動強度低等特點，不僅可以改善勞動環(huán)境，而且可以降低勞動強度，保障人身安全，降低生產(chǎn)能耗，減少輔助設備，從而提高總體勞動生產(chǎn)率。碼垛機器人可以很方便地集成在任何生產(chǎn)線中，促使生產(chǎn)現(xiàn)場智能化、無人化、網(wǎng)絡化，廣泛應用于紙箱、塑料箱、瓶類、袋類、桶裝、膜包產(chǎn)品及灌裝產(chǎn)品等行業(yè)，如圖3所示。碼垛行業(yè)因碼垛機器人的出現(xiàn)實現(xiàn)了生產(chǎn)制造的“新自動化、新無人化”，步入了行業(yè)的“新起點”。圖3碼垛機器人與柔性生產(chǎn)線任務二：搬運機器人搬運作業(yè)屬于工業(yè)領(lǐng)域中最常用的作業(yè)方式，是一種使設備用握、持、抓、吸等動作作用于工件，并使工件從一個加工位置移動到另一個加工位置的過程。搬運機器人是可以進行自動化搬運作業(yè)的工業(yè)機器人，如圖4所示。圖4搬運機器人搬運機器人與碼垛機器人類似，可以安裝不同的末端執(zhí)行器，完成各種形狀和狀態(tài)工件的搬運工作，可以代替人類去完成工業(yè)生產(chǎn)中單調(diào)、頻繁和重復的機械性長時間作業(yè)，通過編程使得其操作精度以及勞動強度也大大地超越了人類，能完成人工所不能完成的工作，大大地減輕了人類繁重的體力勞動，提高了勞動生產(chǎn)效率，廣泛應用于機床上下料、沖壓機自動化生產(chǎn)線、自動裝配流水線、碼垛搬運、集裝箱裝卸等作業(yè)。搬運機器人的分類及特點搬運機器人可以通過編程完成各種預期的任務，在自身結(jié)構(gòu)和性能上有著人類和普通機器不可替代的優(yōu)勢，尤其是智能性和適應性，可以完成多樣化的任務以及人工所不能完成的任務。1．搬運機器人的分類根據(jù)任務和結(jié)構(gòu)的不同，目前搬運機器人的分類主要包括以下幾種。（1）龍門式搬運機器人龍門式搬運機器人是一種直角坐標系機器人，如圖5所示，其坐標系主要由x軸、y軸和z軸組成。龍門式搬運機器人采用模塊化結(jié)構(gòu)，可依據(jù)負載的位置、尺寸、材質(zhì)、形狀等參數(shù)選擇對應的直線運動單元及組合結(jié)構(gòu)形式，可實現(xiàn)大尺寸、大噸位產(chǎn)品的搬運，直角坐標系數(shù)學模型簡單，編程方便快捷，廣泛應用于機床上下料及生產(chǎn)線轉(zhuǎn)運等大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。（2）懸臂式搬運機器人懸臂式搬運機器人是龍門式搬運機器人的一種變形形式，如圖6所示，由雙軌變?yōu)閱诬墸瑧冶凼浇Y(jié)構(gòu)，反應速度快，但負載能力有所下降，更適合于操作空間狹小的場合，廣泛應用于臥式機床、立式機床及特定機床內(nèi)部和沖壓機熱處理機床的自動上下料。圖5龍門式搬運機器人圖6懸臂式搬運機器人（3）側(cè)壁式搬運機器人側(cè)壁（4）擺臂式搬運機器人從結(jié)構(gòu)上來看，擺臂式搬運機器人類似碼垛機，如圖8所示，其末端控制器可以繞x軸轉(zhuǎn)動，通過4軸聯(lián)動，可以完成產(chǎn)品的搬運任務。擺臂式搬運機器人結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、靈活，廣泛應用于工業(yè)領(lǐng)域。

圖7檔案自動存取機器人圖8擺臂式搬運機器人（5）關(guān)節(jié)式搬運機器人關(guān)節(jié)式搬運機器人是當今工業(yè)領(lǐng)域中最常見的機型，如圖9所示，行為動作與人手臂的動作類似，一般擁有4～6個軸，自由度高、動作靈活、運動慣性小、通用性強、結(jié)構(gòu)緊湊、相對工作空間大、占地面積小，能繞過機體和工作機械之間的障礙物進行工作，適合于幾乎任何軌跡或角度的工作。（6）AGV搬運機器人自動導引車（AutomatedGuidedVehicle，AGV），也稱AGV搬運機器人，是指安裝有導向設備，以充電電池為驅(qū)動力，可以按要求路徑行車，可以完成多樣化移載的車輛，如圖10所示。在工業(yè)生產(chǎn)應用中，AGV搬運機器人以輪式和履帶式移動為主流，相較其他形式的搬運機器人，具備行動便捷、工作效能高、構(gòu)造簡易、可預測性強、安全系數(shù)高等優(yōu)點。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，AGV搬運機器人可分為列車型、平板車型、帶移載裝置型、貨叉型及帶升降工作臺型。與其他工業(yè)設備相比，AGV搬運機器人的活動不依賴鋪裝路軌、橡膠支座架等定位裝置，不受場所、路面和室內(nèi)空間的限定，可以充分地發(fā)揮自動性、機動性特點，促進智能化生產(chǎn)制造的高效化、智能化、集約化、柔性化發(fā)展。圖9關(guān)節(jié)式搬運機器人圖10AGV搬運機器人2．搬運機器人的特點搬運機器人在實際應用中都有如下特性。（1）根據(jù)作業(yè)任務的要求，能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)機器人的動作節(jié)拍、移動速率、末端執(zhí)行器動作狀態(tài)，可更換不同的末端執(zhí)行器以適應不同的物料，末端執(zhí)行器更換方便、快捷。（2）搬運機器人自身占地面積相對小、動作工作空間大，可以設置在狹窄的空間，節(jié)約空間，可留出較大的廠房面積，有利于生產(chǎn)廠房中生產(chǎn)線的布置。（3）搬運機器人結(jié)構(gòu)簡單、零部件少、故障率較低、性能可靠、保養(yǎng)維修簡單、所需庫存零部件少，可以很方便地與傳送帶、移動滑軌等輔助設備集成，實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)。（4）搬運機器人適用性很強，可根據(jù)任務的變化進行調(diào)整，如產(chǎn)品的尺寸、體積、形狀及托盤的外形尺寸發(fā)生變化，搬運機器人只需在觸摸屏上稍做修改即可，不需要更改生產(chǎn)工藝流程，最大限度減少對正常的生產(chǎn)的影響。（5）搬運機器人能耗低，大大降低了客戶的運行成本。（6）搬運機器人操作簡單，全部控制在控制柜屏幕上操作即可完成，只需定位抓起點和擺放點，操作非常簡單。第二部分布置作業(yè)小組實操打分

《工業(yè)機器人技術(shù)基礎》課程教案首頁授課教師班級學時4授課日期主題或任務模塊十：工業(yè)機器人應用課型新課授課地點○多媒體教室○企業(yè)○專業(yè)教室√實訓室教學目標1.了解碼垛機器人、搬運機器人的應用2.了解碼垛機器人、搬運機器人的分類、特點及系統(tǒng)組成3.熟悉工業(yè)機器人常用外圍設備及布局學習內(nèi)容1.碼垛機器人、搬運機器人的應用2.碼垛機器人、搬運機器人的分類、特點及系統(tǒng)組成3.工業(yè)機器人常用外圍設備及布局重點難點重點：能根據(jù)項目的需求初步選擇合適的工業(yè)機器人難點：能為碼垛、搬運機器人等選擇合適的外圍配套設備教學方法○理論講授○小組討論○項目教學√任務驅(qū)動○參觀教學○模擬教學○實驗實訓○演示教學○其他素材資源○文本素材○實物展示√PPT幻燈片○音頻素材√視頻素材○動畫素材√圖形/圖像素材○網(wǎng)絡資源√其他教學設計1.碼垛機器人、搬運機器人的應用2.碼垛機器人、搬運機器人的分類、特點及系統(tǒng)組成3.工業(yè)機器人常用外圍設備及布局通過利用線上平臺學習碼垛、搬運機器人應用，在工業(yè)機器人實訓平臺上完成簡單實訓任務學習評價○行為表現(xiàn)○課堂作業(yè)○測驗測試○制作作品√其他實訓設備作業(yè)題目小組實操雙語教學工業(yè)機器人Industrialrobot控制器Controller教學內(nèi)容備注第一部分新課講授任務一：手動操作安全規(guī)程一、在線示教安全操作1.禁止用力搖晃機械臂及在機械臂上懸掛重物。2.示教時請勿戴手套。穿戴和使用規(guī)定的工作服、安全鞋、安全帽、保護用具等。3.未經(jīng)許可不能擅自進入機器人所及的區(qū)域。調(diào)試人員進入機器人工作區(qū)域時，需要隨身攜帶示教器，以防他人誤操作。4.示教前，需仔細確認示教器的安全保護裝置是否能夠正確工作，如【急停鍵】、【安全開關(guān)】等。5.在手動操作機器人時要采用較低的倍率速度以增加對機器人的控制機會。6.在按下示教器上的【軸操作鍵】之前要考慮到機器人的運動趨勢。7.要預先考慮好避讓機器人的運動軌跡，并確認該路徑不受干涉。8.在察覺到有危險時，立即按下【急停鍵】，停止機器人運轉(zhuǎn)。二、再現(xiàn)和自動運行安全操作1.機器人處于自動模式時，嚴禁進入機器人本體動作范圍內(nèi)。2.在運行作業(yè)程序前，須知道機器人根據(jù)所編程序?qū)⒁獔?zhí)行的全部任務。3.使用由其他系統(tǒng)編制的作業(yè)程序時，要先跟蹤一遍確認動作，之后再使用該程序。4.須知道所有會左右機器人移動的開關(guān)、傳感器和控制信號的位置和狀態(tài)。5.必須知道機器人控制器和外圍控制設備上的【急停鍵】的位置，準備在緊急情況下按下這些按鈕。6.永遠不要認為機器人沒有移動，其程序就已經(jīng)完成，此時機器人很可能是在等待讓它繼續(xù)移動的輸入信號。三、安全守則1.萬一發(fā)生火災，請使用二氧化碳滅火器。2.急停開關(guān)(E-Stop)不允許被短接。3.在任何情況下，不要使用機器人原始啟動盤，用復制盤。4.機器人停機時，夾具上不應置物，必須空機。5.機器人在發(fā)生意外或運行不正常等情況下，均可使用E-Stop鍵，停止運行。6.因為機器人在自動狀態(tài)下，即使運行速度非常低，其動量仍很大，所以在進行編程、測試及維修等工作時，必須將機器人置于手動模式。7.氣路系統(tǒng)中的壓力可達0.6MP，任何相關(guān)檢修都要切斷氣源。8.在手動模式下調(diào)試機器人，如果不需要移動機器人時，必須及時釋放使能器(EnableDevice)。9.在得到停電通知時，要預先關(guān)斷機器人的主電源及氣源。10.突然停電后，要趕在來電之前預先關(guān)閉機器人的主電源開關(guān)，并及時取下夾具上的工件。11.維修人員必須保管好機器人鑰匙，嚴禁非授權(quán)人員在手動模式下進入機器人軟件系統(tǒng)，隨意翻閱或修改程序及參數(shù)。12.嚴格執(zhí)行生產(chǎn)現(xiàn)場6S管理規(guī)定和安全制度。13.嚴格按照機器人的標準化操作流程進行操作，嚴禁違規(guī)操作。四、現(xiàn)場作業(yè)產(chǎn)生的廢棄物處理1.現(xiàn)場服務產(chǎn)生的危險固體廢棄物包括：廢工業(yè)電池、廢電路板、廢潤滑油、廢油脂、粘油廢棉絲或抹布、廢油桶、損壞的零件、包裝材料等。2.現(xiàn)場作業(yè)產(chǎn)生的廢棄物處理方法：（1）現(xiàn)場服務產(chǎn)生的損壞零件由公司現(xiàn)場服務人員或客戶修復后再使用。（2）廢包裝材料，建議客戶交回收公司回收再利用。（3）現(xiàn)場服務產(chǎn)生的廢工業(yè)電池和廢電路板，由公司現(xiàn)場服務人員帶回后交還供應商，或由客戶保管，在購買新電池時作為交換物。（4）廢潤滑油、廢潤滑脂、廢油桶、粘油廢棉絲和抹布等，分類收集后交給專業(yè)公司處理。任務二：工業(yè)機器人的運動方式一、機器人系統(tǒng)的啟動和關(guān)閉1.機器人系統(tǒng)的啟動在確認機器人工作范圍內(nèi)無人后，合上機器人控制柜上的電源主開關(guān)，系統(tǒng)自動檢查硬件。檢查完成后若沒有發(fā)現(xiàn)故障，啟動系統(tǒng)。正常啟動后，機器人系統(tǒng)通常保持最后一次關(guān)閉電源時的狀態(tài)，且程序指引位置保持不變，全部數(shù)字輸出都保持斷電以前的值或者置為系統(tǒng)參數(shù)指定的值，原有程序可以立即執(zhí)行。2.機器人系統(tǒng)的關(guān)閉關(guān)閉機器人系統(tǒng)需要關(guān)閉控制柜上的主電源開關(guān)。當機器人系統(tǒng)關(guān)閉時，所有數(shù)字輸出都將被置為0，這會影響到機器人的手爪和外圍設備。因此，在關(guān)閉機器人系統(tǒng)之前，首先要檢查是否有人處于工作區(qū)域內(nèi)，以及設備是否運行，以免發(fā)生意外。如果有程序正在運行或者手爪夾持有工件，則要先用示教器上的停止按鈕使程序停止運行并使手爪釋放工件，然后再關(guān)閉主電源開關(guān)。機器人系統(tǒng)啟動后，在按下示教器上的使能按鈕給機器人各軸的伺服電機上電后，就可以通過推動搖桿來控制機器人的運動。二、工業(yè)機器人的運動方式除在自動模式下，機器人各軸伺服電動機沒有上電或正在執(zhí)行程序時不能手動操縱機器人之外，無論打開何種窗口，都可以用搖桿來操縱機器人。1.選擇運動單元及運動方式：對機器人進行手動操縱時，首先要明確選擇運動單元及運動方式。機器人系統(tǒng)可能不僅由機器人本體單獨構(gòu)成，可能還包括其他的機械單元，如外部軸，也可以被選為運動單元進行單獨操作。每個運動單元都有一個標志或名字，這個名字在系統(tǒng)設定時已經(jīng)進行定義。ABB機器人具有線性運動、重定位運動和單軸運動3種運動方式。（1)線性運動大多數(shù)情況下，選擇從點移動到點時，機器人的運行軌跡為直線，所以稱為直線運動，也稱為線性運動。其特點是焊槍（或工件）姿態(tài)保持不變，只是位置改變。（2）重定位運動重定位運動方式是工件姿態(tài)改變，而位置保持不變。（3）單軸運動通過搖桿控制機器人單軸運動。工業(yè)機器人的移動可以是單步的，也可以是連續(xù)的；可以實現(xiàn)單軸單步運動，也可以實現(xiàn)多軸協(xié)調(diào)運動，需根據(jù)工作實際綜合考慮。所有的這些運動均通過操作示教器來實現(xiàn)。2.點動點動機器人就是點按\微動【軸操作鍵】來移動機器人手臂的方式。每點按或微動【軸操作鍵】一次機器人移動一段距離。點動機器人主要用在示教時離目標位置較近的場合或初期操作中用戶。3.連續(xù)移動連續(xù)移動機器人則是長按/撥動【軸操作鍵】來移動機器人手臂的方式。連續(xù)移動機器人主要用在示教時離目標位置較遠的場合。第二部分布置作業(yè)課后習題

《工業(yè)機器人技術(shù)基礎》課程教案首頁授課教師班級學時4授課日期主題或任務模塊十一：單工件搬運任務實現(xiàn)課型新課授課地點○多媒體教室○企業(yè)○專業(yè)教室√實訓室教學目標素質(zhì)目標：1.培養(yǎng)學生規(guī)范操作，遵章守則的安全意識。2.培養(yǎng)學生主動探究新知的意識。3.培養(yǎng)學生嚴謹規(guī)范的工匠素養(yǎng)。知識目標：1.掌握RAPID程序的結(jié)構(gòu)。2.熟練掌握基本運動指令相關(guān)參數(shù)的設置方法。3.熟練掌握機器人夾爪或吸盤工具的控制方法。能力目標：1.能夠根據(jù)安全規(guī)程，正確進行搬運任務程序的編寫。2.能熟練使用示教器程序調(diào)試按鈕進行程序調(diào)試。3.會熟練調(diào)整機器人的位置、位姿、速度等機器人程序參數(shù)。學習內(nèi)容1.RAPID程序結(jié)構(gòu)：任務task、模塊Moudle、例行程序Routine2.程序模塊、例行程序的建立。3.四大運動指令的參數(shù)及應用。4.置位復位指令實現(xiàn)物料的拾?。篠et、Reset重點難點重點：四大基本運動指令中目標數(shù)據(jù)的示教修改、轉(zhuǎn)彎數(shù)據(jù)參數(shù)設置。難點：轉(zhuǎn)彎數(shù)據(jù)預讀功能的理解。教學方法○理論講授○小組討論○項目教學√任務驅(qū)動○參觀教學○模擬教學√實驗實訓○演示教學○其他素材資源○文本素材○實物展示√PPT幻燈片○音頻素材√視頻素材○動畫素材○網(wǎng)絡資源√其他（實訓平臺）教學設計1.小組討論法：根據(jù)網(wǎng)教平臺問題，小組討論。2.任務驅(qū)動法：創(chuàng)建機器人例行程序，完成搬運任務。小組實操，教師打分學習評價○行為表現(xiàn)○課堂作業(yè)○測驗測試○制作作品√其他小組實操作業(yè)題目單工件搬運任務實現(xiàn)雙語教學工業(yè)機器人Industrialrobot控制器Controller教學內(nèi)容備注第一部分新課講授一、RAPID程序結(jié)構(gòu)在ABB工業(yè)機器人中，使用的編程語言是RAPID語言，它是一種英文編程語言，包含了一連串控制機器人的指令，執(zhí)行這些指令可以實現(xiàn)對ABB工業(yè)機器人的控制，包括移動機器人、設置輸出、讀取輸入，還能實現(xiàn)決策、重復其他指令，構(gòu)造程序，與系統(tǒng)操作員交流等功能。RAPID編程語言由自己特定的詞匯和語法編寫而成，基本架構(gòu)表見表1。表1RAPID程序基本架構(gòu)程序模塊1程序模塊2…程序模塊n程序數(shù)據(jù)程序數(shù)據(jù)…程序數(shù)據(jù)主程序main例行程序…例行程序例行程序中斷程序…中斷程序中斷程序功能…功能功能…1.RAPID程序架構(gòu)主要特點（1）RAPID程序是由程序模塊與系統(tǒng)模塊組成。一般的，只通過新建程序模塊構(gòu)建機器人程序，而系統(tǒng)模塊多用于系統(tǒng)方面的控制。（2）可以根據(jù)不同的用途創(chuàng)建多個程序模塊，如專門用于主程序的程序模塊，用于位置計算的程序模塊，用于存放數(shù)據(jù)的程序模塊，這樣便于歸類管理不同用途的例行程序與數(shù)據(jù)。（3）每一個程序模塊包含了程序數(shù)據(jù)、例行程序、中斷程序和功能四種對象，但并非每一個模塊中都有這四種對象，程序模塊之間的數(shù)據(jù)、例行程序、中斷程序和功能都是可以相互調(diào)用的。（4）在RAPID程序中，只有一個主程序main，且存在于任意一個程序模塊中，并作為整個RAPID程序執(zhí)行的起點。2.任務、模塊和例行程序之間的關(guān)系一臺機器人的RAPID程序由系統(tǒng)模塊與程序模塊組成，每個模塊中可以建立若干程序，如圖1所示。圖1RAPID程序架構(gòu)通常情況下，系統(tǒng)模塊多用于系統(tǒng)方面的控制，而只通過新建程序模塊來構(gòu)建機器人的執(zhí)行程序。機器人一般都自帶USER模塊與BASE模塊兩個系統(tǒng)模塊，新建程序模塊后會自動生成具有相應功能的模塊如圖2所示。建議不要對任何自動生成的系統(tǒng)模塊進行修改。圖2機器人的系統(tǒng)模塊在設計機器人程序時，可根據(jù)不同的用途創(chuàng)建不同的程序模塊，如用于位置計算的程序模塊，用于存儲數(shù)據(jù)的程序模塊，這樣便于歸類管理不同用途的例行程序與數(shù)據(jù)。注意，在RAPID程序中，只有一個主程序main，并作為整個RAPID程序執(zhí)行的起點，可存在于任意一個程序模塊中。每一個程序模塊一般包含了程序數(shù)據(jù)、程序、指令和函數(shù)四種對象。程序主要分為Procedure、Function、Trap三大類。Procedure類型的程序沒有返回值；Function類型的程序有特定類型的返回值；Trap類型的程序叫做中斷例行程序，Trap例行程序和某個特定中斷連接，一旦中斷條件滿足，機器人將轉(zhuǎn)入中斷處理程序。2.單工件搬運運動路徑規(guī)劃根據(jù)前面分析可知，工業(yè)機器人單個工件搬運的動作分為：抓取工件、搬運工件、放下工件。抓取工件前，機器人處于home等待位（home點），抓取動作中運動路徑分別到拾取工件的等待點，一般采用MoveJ指令，實際工況如果對機器人運動到等待位的路徑有嚴格要求，可選用線性運動（MoveL指令）。緊接著，線性運動（MoveL指令）到工件拾取點，精準到位后，用set/reset或setdo、resetdo指令配合拾取工件，具體用到哪個指令需看機器人末端工具是雙控電磁閥控制還是單控電磁閥控制。如果是單控閥只需執(zhí)行set或setdo，如果是雙控閥需要置復位指令配對使用。拾取工件后開始搬運，首先線性運動（MoveL指令）到拾取等待位，經(jīng)過渡點到放置工件等待點。其中過渡點不是必須的。要根據(jù)實際工況要求，和機器人的位姿進行靈活調(diào)整。接著要放下工件，此時需線性運動（MoveL指令）到放置工件點，接著用set/reset或者setdo、resetdo配合，執(zhí)行放置工件操作。放置完成后，線性運動（MoveL指令）到放置等待點，之后回到home等待位，完成一個工件搬運的任務。路徑規(guī)劃如圖3所示。圖3單個工件搬運路徑規(guī)劃圖二、編程指令學習所謂運動指令，是指以指定的移動速度和移動方法使機器人向作業(yè)空間內(nèi)的指定位置進行移動的控制語句。ABB機器人在空間中的運動主要有關(guān)節(jié)運動（MoveJ）、線性運動（MoveL）、圓弧運動（MoveC）和絕對位置運動（MoveAbsJ）四種方式。1.關(guān)節(jié)運動指令-MoveJ關(guān)節(jié)運動是指機器人從起始點以最快的路徑移動到目標點，這是時間最快也是最優(yōu)化的軌跡路徑，最快的路徑不一定是直線